引言
USB總線是1995年微軟、IBM等公司推出的一種新型通信標準總線，特點是速度快、價格低、獨立供電、支持熱插拔等，其版本從早期的1.0、1.1已經發展到目前的2.0版本，2.0版本的最高數據傳輸速度達到480Mbit/s，能滿足包括視頻在內的多種高速外部設備的數據傳輸要求，由于其眾多的優點，USB總線越來越多的被應用到計算機與外設的接口中，芯片廠家也提供了多種USB接口芯片供設計者使用，為了開發出功能強大的USB設備，設計者往往需要自己開發USB設備驅動程序，驅動程序開發一直是WINDOWS開發中較難的一個方面，但是通過使用專門的驅動程序開發包能減小開發的難度，提高工作效率，本文使用Compuware Numega公司的DriverStudio3.2開發包，開發了基于PHILIPS公司USB2.0控制芯片ISP1581的USB設備驅動程序。
USB設備驅動程序的模型
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圖1 USB驅動程序模型 |
USB設備驅動程序是一種典型的WDM(Windows Driver Model)驅動程序，其程序模型如圖1所示。用戶應用程序工作在Windows操作系統的用戶模式層，它不能直接訪問USB設備，當需要訪問時，通過調用操作系統的API(Application programming interface)函數生成I/O請求信息包(IRP)，IRP被傳輸到工作于內核模式層的設備驅動程序，并通過驅動程序完成與UBS外設通信。設備驅動程序包括兩層：函數驅動程序層和總線驅動程序層，函數驅動程序一方面通過IRP及API函數與應用程序通信，另一方面調用相應的總線驅動程序，總線驅動程序完成和外設硬件通信。USB總線驅動程序已經由操作系統提供，驅動程序開發的重點是函數驅動程序。
USB設備驅動程序的設計
使用DriverStudio3.2開發USB設備驅動程序
該驅動程序的主要功能包括：從控制端點0讀取規定個數的數據、向端點0發出控制命令、從端點2批量讀數據、向端點2批量寫數據，驅動程序的開發采用DriverStudio3.2驅動程序開發包及VC++6.0，使用開發包中的向導程序DriverWizard就可以方便的生成驅動程序框架、模塊及部分程序源代碼，開發者只需要在功能模塊中加入自己的實現程序就能完成復雜的USB設備驅動程序設計，下面介紹使用DriverWizard生成ISP1581驅動程序的過程：
1)啟動DriverWizard，選擇DriverWorks Project創造一個名為USBDIO的VC++項目;
2)在驅動程序類型中選擇WDM Driver，WDM Function Driver,在硬件設備所支持的總線類型中選擇USB(WDM Only)，在USB Vendor ID(廠商識別碼)中填寫0741，在USB Product ID(產品識別碼)中填寫0821;
3)增加USB設備端點，設置端點2為批量輸入/輸出傳輸方式;
4)在驅動程序支持的功能項中選擇Read、Write、Device Control、Cleanup;
5)選擇自動產生批量讀及批量寫程序代碼;
6)在I/O請求IRP處理方式中選擇None，即IRP不排隊;
7)在接口的打開方式中選擇Symbolic link:UsbdioDevice，即應用程序以符號鏈接名打開設備;
8)定義應用程序調用DeviceIoControl函數對WDM驅動程序通信的控制命令，結果如圖2所示。
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圖2 定義控制代碼 |
9)最后選擇完成并確認生成新的項目信息，向導程序就會在usbdio目錄中生成一個名為USBDIO的項目文件，其中包括了ISP1581驅動程序框架、模塊及部分源代碼。